Thesis (Ph. D.)--University of Missouri-Columbia, 2002. / Typescript. Vita. Includes bibliographical references (leaves 127-132). Also available on the Internet.

Thesis (Ph. D.)--University of Missouri-Columbia, 2002. / Typescript. Vita. Includes bibliographical references (leaves 127-132). Also available on the Internet.

Thesis (MSc)--University of Stellenbosch, 2008. / Bibliography. Also available via the Internet.

Thesis (M. A.)--Memorial University of Newfoundland, 1997. / Bibliography: leaves 174-179.

Thesis (M.A.)--University of Wyoming, 2008. / Title from PDF title page (viewed on June 24, 2009). Includes bibliographical references (p. 110-112).

Honors Project--Smith College, Northampton, Mass., 2010. / Includes bibliographical references (p. 42).

Made available in DSpace on 2016-05-17T16:50:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-05-04. Added 1 bitstream(s) on 2016-05-17T16:54:22Z : No. of bitstreams: 1 000855801.pdf: 618196 bytes, checksum: 88ac5f6edd9a6e08f839d677db4ca1f7 (MD5) / Nesta dissertação estudamos aspectos clássicos dos modelos análogos à Relatividade Geral em matéria condensada visando sobretudo criar uma nova percepção dos efeitos gravitacionais semi-clássicos, tais como a radiação Hawking, afim de melhor compreendê-los. Neste sentido, demonstramos que as ondas sonoras se propagando em um fluido ideal, barotrópico e irrotacional sobre uma esfera 'S POT. 2' de raio r se comportam como um campo escalar de Klein-Gordon não massivo em um espaço tempo curvo. Analisamos ao longo desta dissertação diversas propriedades deste espaço-tempo efetivo sentido pelo som, cuja geometria é descrita por uma métrica lorentziana dependente das variáveis hidrodinâmicas do fluxo, como a velocidade do fluido, sua densidade e a velocidade local do som, sempre buscando estabelecer correlações entre os conceitos clássicos da dinâmica dos fluidos e conceitos puramente relativísticos. Feita uma análise mais geral destes espaços-tempos, que denominamos de espaços-tempos acústicos, nos propomos a encontrar soluções das variáveis dinâmicas do fluido, uma vez que são elas que determinam a geometria acústica, capazes de modelar espaços-tempos efetivos dotados de horizontes de eventos e singularidades, criando portanto um buraco mudo/surdo, ou seja, um análogo de um buraco negro e de buraco branco da Relatividade Geral. Discutimos ainda alguns pontos da estrutura causal dos espaços-tempos acústicos construindo assim um diagrama de Carter-Penrose do buraco mudo/surdo com o intuito de evidenciar as possíveis trajetórias nulas deste espaço-tempo. Ademais, mostramos que na aproximação da acústica geométrica, ou também aproximação eikonal, os raios de som seguem geodésicas tipo luz do espaço-tempo acústico. Por fim, calculamos a curvatura escalar deste espaço-tempo verificando a presença... / In this dissertation we study the classical aspects of analogue models of General Relativity in condensed matter seeking mainly to create a new perception about semi-classical gravitational effects, such as Hawking radiation, in order to better comprehend them. We demonstrate that sound waves propagating in an ideal barotropic fluid with a non-homogeneous irrotacional flow, over a sphere 'S POT. 2' with radius r behave as a Klein-Gordon massless scalar field in a curved spacetime. Through this dissertation, we analyze several properties of this effective spacetime governing the propagation of sound, whose geometry is described by a Lorentzian metric that depends on the hydrodynamic variables of the flow such as the flow velocity, the density and the local speed of sound, always trying to establish correlations between classical concepts of fluid dynamics and purely relativistic concepts. Once a general analysis of these spacetimes is made, which we denominate acoustic spacetimes, we find solutions of the dynamic variables of the fluid, since they determine the acoustic geometry, capable of modeling effective spacetimes endowed with event horizons and singularities, creating therefore a dumb/deaf hole, i.e., an analogue of a black hole and white hole of the General Relativity. We further discuss some points of the causal structure of the acoustic spacetimes, so constructing a Carter-Penrose diagram of the dumb/deaf hole with the aim of bringing to evidence the possible null trajectories of this spacetime. Furthermore, we show that in the approximation of the acoustic geometry, also called eikonal approximation, the sound rays follow lightlike geodesics of the acoustic spacetime. Finally we calculate the scalar curvature of this spacetime verifying the presence of the non flat structure of the 'S POT. 2' sphere, over which the fluid moves

Lovelock and Horndeski theories are natural generalisations of Einstein’s theory of General Relativity. They find applications in Astrophysics, Cosmology and String Theory. This dissertation discusses some issues regarding the mathematical consistency of these theories. In the first part of the thesis we study the Shapiro time delay for gravitons in spherically symmetric spacetimes in Einstein–Gauss–Bonnet gravity (a Lovelock theory). In Lovelock theories, gravitons can propagate faster or slower than light. We show that, thanks to this property, it is possible for them to experience a negative time delay. It was recently argued that this feature could be employed to construct closed causal curves, implying that the theory should be discarded as causally pathological. We show that this construction is unphysical, for it cannot be realised as the evolution of sensible initial data. The second part investigates the local well-posedness of the initial value problem for Lovelock and Horndeski theories. For the initial value problem to be well-posed it is necessary that the equations of motion be strongly hyperbolic. It is known that when the background fields are large, even weak hyperbolicity may fail. Hence, we consider the weak field regime, in which these equations can be considered as small perturbations of the Einstein equations. We prove that both Lovelock and Horndeski theories are weakly hyperbolic in a generic weak field background in harmonic and generalised harmonic gauge, respectively. We show that Lovelock theories fail to be strongly hyperbolic in this setting. We also prove that the most general Horndeski theory which is strongly hyperbolic is simply a “k-essence” theory coupled to Einstein gravity and that any more general theory would necessarily fail to be so. Our results imply that the standard methods used to prove the well-posedness of the initial value problem for the Einstein equations cannot be extended to Lovelock or Horndeski theories. This raises the possibility that these theories may not admit a well-posed initial value problem even for weak fields and hence might not constitute a valid alternative to General Relativity.

Este trabalho parte do pressuposto de que investigar as linguagens e pensamentos envolvidos nos processos de criação científica, no processo de interpretação do cientista frente aos fenômenos da natureza, pode nos indicar como trabalhar a ciência em sala de aula de maneira que as características epistemológicas deste conhecimento sejam levadas em consideração. Com isto, este trabalho toma uma perspectiva epistemológica. Quando pensamos no ensino básico, em particular, temos a indicação de que uma das dificuldades enfrentadas pelos alunos está relacionada à formalização do conhecimento científico. Isto é ainda mais forte na física, uma vez que este conhecimento tem uma relação muito próxima com a matemática. Mas qual é o papel epistemológico da matemática para a física? O cientista é capaz de interpretar fisicamente a natureza somente usando linguagens e pensamentos formais, especialmente estruturados pela matemática? Nossa hipótese é que a resposta a essa questão é negativa. Encontramos nas ideias do psicólogo Jerome Bruner uma forma de encaminhar nossa discussão. A partir das ideias dele, e do nosso anseio por investigar se pensamentos e linguagens que não são estritamente formais desempenham papel importante na construção da física, levantamos a seguinte questão: Qual o papel das narrativas e da matemática na construção da física? Para delinear uma resposta possível a esta questão, tomamos como contexto da nossa pesquisa alguns \"capítulos\" da construção da Teoria da Relatividade Geral. Nossa investigação mostrou que experimentos mentais importantes no desenvolvimento desta teoria foram construídos a partir dos pensamentos narrativo e matemático. Entendemos que estes dois modos de pensamentos se apresentaram de maneira complementar no contexto estudado. / This work assumes that investigate the language and thoughts involved in scientific processes of creating, in the scientist process of interpretation facing the nature phenomena, can reveal how to work the science in the classroom so that the epistemological features of this knowledge are taken into account. Taking this into account, our work takes an epistemological perspective. When we think in high school, in particular, we have the indication that one of the difficulties faced by students is related to the formalization of scientific knowledge. This is even stronger in physics, which mathematics plays important role. But what is the epistemological role of mathematics to physics? The scientist is able to physically interpret nature only using formal languages and thoughts, especially structured by mathematics? Our hypothesis is that the answer to this question is negative. We find the psychologist Jerome Bruner ideas a way to send our discussion. From his ideas, and our longing to investigate whether thoughts and languages that are not strictly formal play an important role in building physics, raised the question: What is the role of narrative and mathematics in physical construction? To outline a possible answer to this question, we take as the context of our research some \"chapters\" of the construction of the General Theory of Relativity. Our investigation has shown that important thought experiments in the development of this theory were built from the narrative and mathematical thoughts. We understand that these two modes of thought presented in a complementary manner in the context studied.

Orientador: Bruto Max Pimentel Escobar / Banca: Ana Lúcia Barbosa / Banca: Júlio César Fabris / Resumo: Neste trabalho estudamos a estrutura de vínculos da Relatividade Geral (RG) e do Equivalente Teleparalelo da Relatividade Geral (ETRG), utilizando o formalismo de Hamilton-Jacobi para sistemas singulares. Fazemos uma revisão destas duas teorias de gravitação e de suas formulações ADM, tendo em mente que ambas são construídas sobre variedades que são casos particulares da variedade de Riemann-Cartan. Revemos também o formalismo de Hamilton-Jacobi para o tratamento de sistemas singulares, fazendo em seguida a sua aplicação para as duas teorias supracitadas. Nesta análise constatamos que a invariância do ETRG por transformações de Lorentz no espaço tangente das tetradas faz com que a álgebra do vínculos seja diferente daquela obtida para a RG / Abstract: In this work we study the constraint structure of General Relativity (GR) and Teleparallel Equivalent of General Relativity (TEGR), using the Hamilton-Jacobi formalism for singular systems. We make a review of these two theories of gravitation and their ADM formulation, having in mind that both theories are built over manifolds that are particular cases of the Riemann-Cartan manifold. We also review the Hamilton-Jacobi formalism for singular systems, making its application to the cited theories. In this analysis we testify that the invariance of the TEGR under Lorentz transformations in the tangent space of the tetrads implies in a different constraint algebra than that obtained in GR / Mestre